Upload
klara-kakucka
View
200
Download
7
Embed Size (px)
Citation preview
METABOLIZAM AMINOKISELINA
DEAMINACIJADEKARBOKSILACIJATRANSAMINACIJA
KLARA KAKUČKA, prof. hemije
MAČVANSKA SREDNJA ŠKOLA
PROTEINI
• U ishrani životinja, proteini zauzimaju veoma značajno mesto.
• Proteolitičkom razgradnjom hranom unetih složenih peptidnih i proteinskih struktura nastaju aminokiseline, koje nakon resorpcije u probavnom traktu, služe za izgradnju mnogih, organizmu neophodnih strukturnih proteina, kao i nekih drugih biološki važnih molekula, kao što su enzimi, hormoni itd
Nastajanja slobodnih aminokiselina
• Drugi proces nastajanja slobodnih aminokiselina odvija se kroz razgradnju tkivnih proteina unutar organizma životinja.
• Aminokiseline nastale na ovaj način takodje imaju ulogu gradivnih jedinica i učestvuju u biosintezi organizmu potrebnih proteina.
• U organizmu su praktično prisutna dva dimanički uravnotežena procesa: proces katabolizma i proces anabolizma.
Razgradnja proteina
• Razgradnja proteina vrši se uz katalitičko delovanje enzima proteaza , koje se, prema mestu nalaženja u organizmu životinja, dele na:
• - proteaze probavnog trakta, • - ekstracelularne proteaze (nalaze se u krvi i
ekstracelularnim tečnostima) i • - intracelularne proteaze (većinom se nalaze u
lisozomima).
Proteaze
• Prema mestu aktivnog napada na polipeptidnom lancu proteaze se dele na:
• - endopeptidaze (cepaju proteine na tačno odredjenim mestima u sredini lanca) i
• - egzopeptidaze (cepaju proteinske lance od kraja i to kao kar boksipep tidaze (deluju na karboksilni kraj) i aminopeptidaze (deluje na N-terminalni deo lanca).
Proteaze
• Za razliku od mnogih drugih enzima, proteaze nisu strogo supstrat specifične i ne deluju specifično na odredjene proteine, već su usmerene na odredjene veze i strukturne karakteristike polipeptidnog lanca.
• Tako na primer proteaze pepsin) i tripsin katalitički deluju na sve proteine, što je izuzetno značajno u procesima varenja, jer njihovim delovanjem dolazi do denaturacije proteina, koji se lakše hidrolizuju do aminokiselinskih jedinica.
Proteolitički enzimi• Peptidaze• • Endopeptidaze i egzopeptidaze• • Endopeptidaze ili proteaze• – Serin proteaze• – Cistein proteaze• – Aspartat proteaze• – Metalo-proteaze• • Egzopeptidaze• – Karboksipeptidaze• – Aminopeptidaze• – Dipeptidaze
Uloga proteolitičkih enzima u varenju proteina• Varenje u želucu• Pepsin• Varenje u duodenumu• Tripsin• Himotripsin• Elastaza• Karboksipeptidaze A i B• Varenje u tankom crevu• Endopeptidaze• Aminopeptidaze• Dipeptidaze
Himotripsin
Elastaza
Tripsin
Varenje u želucu: Pepsini
• Enzim: Pepsin A (karboksil-proteaza)• • Proenzim: Pepsinogen A• • Aktivatori:• – Autoaktivacija (pepsinogen, pH < 5)• – Autokataliza (pepsin)• • Specifičnost (R): R1 R2• – Phe CO NHCHCO NHCHCO• – Tyr
Varenje u tankom crevu: Pankreasni enzimi
• Enzim: Tripsin (serin-proteaza)• • Proenzim: Tripsinogen• • Aktivatori:• – Enteropeptidaza• – Tripsin• Specifičnost (R):• – Arg• – Lys
Varenje u tankom crevu
• Enzim: Himotripsin (serin-proteaza)• • Proenzim: Himotripsinogen• • Aktivator:• – Tripsin• • Specifičnost (R):• – Tyr, Trp, Phe, Met, Leu• • Enzim: Elastaza (serin-proteaza)• • Proenzim: Proelastaza• • Aktivator:• – Tripsin• • Specifičnost (R):• – Ala, Gly, Ser
Varenje u tankom crevu• Enzim: Karboksipeptidaza A • Proenzim:• Prokarboksipeptidaza A• Aktivator:• – Tripsin• Specifičnost (R):• – Val, Leu, Ile, Ala• Enzim: Karboksipeptidaza B• Proenzim: Prokarboksipeptidaza B• Aktivator:• – Tripsin• Specifičnost (R):• – Arg, Lys
Varenje u tankom crevu
• Endopeptidaze• – Endopeptidaza 24.11 (hidrofobne
aminokiseline)• Aminopeptidaze• – Aminopeptidaza A (kisele aminokiseline)• – Aminopeptidaza N (neutralne aminokiseline)• – Leucin-aminopeptidaza• Dipeptidaze
Neaktivni prekursor- zimogen • Veći broj proteolitičkih enzima probavnog trakta nastaje u
ćelijama želuca ili pankreasa i to prvo u vidu neaktivnih prekursora zimogena .
• Zimogeni imaju duži proteinski lanac od enzima, pa se tek proteolitičkim cepanjem tog lanca na tačno odredjenom mestu stvara mogućnost formiranja aktivnog enzimskog centra, odnosno nastajanje aktivnih proteaza.
• Na ovaj način od pepsinogena nastaje pepsin , od tripsinogena tripsin , od himotripsinogena himotripsin itd.
Metabolički putevi AK
• Aminokiseline nastale proteolitičkom razgradnjom proteinskih i peptidnih lanaca imaju različite metaboličke puteve.
• Tako na primer aminokiseline učestvuju : • - u izgradnji novih proteinskih struktura u tkivima
životinja , • - kao metabolički intermedijeri u biosintetskim
reakcijama , pri stvaranju razgradnih aminokiselinskih medjuproizvoda , itd.
Metabolički putevi AK
• Ovako nastale jedinice učestvuju u biosintezi ugljenih hidrata (glukoze i glikogena ako potiču iz glukogenih aminokiselina) i masnih kiselina preko aceto S - CoA i acetoacetil - S - CoA (ako potiču iz ketogenih aminokiselina).
• Aminogrupa, odnosno amonijak izdvojen iz aminokiselina, praktično se prevodi u oblik uree (kod sisara), mokraćne kiseline, odnosno njenih soli urata (kod ptica, gmizavca i vodozemaca) ili glutaminsku i alaninsku formu, koje predstavljaju transportni oblik amonijaka putem krvotoka.
Razgradnja aminokiselina
• Aminokiseline se u organizmu životinja uglavnom razgrađuju reakcijama deaminacije i dekarboksilacije, kao i procesom konačne razgradnje tako nastalih medjuproizvoda, do CO2 i H2O.
• Treći tip reakcija, koje su prisutne u pojedinim fazama razgradnje aminokiselina, su reakcije transaminacije.
• U toku odvijanja ovih reakcija dolazi do prenošenja aminogrupe sa jedne aminokiseline (npr. alanina) na ketokiselinu (npr. -ketoglutarat) pri čemu nastaje druga aminokiselina (glutamat).
Deaminacija aminokiselina
• U reakcijama deaminacije azot, koji je vezan u obliku -aminogrupe, se oslobađa u obliku amonijaka.
• Imajući u vidu da je amonijak i u malim koncentracijama veoma jak ćelijski otrov, organizam ga posebnim metaboličkim procesima prevodi u oblik koji se potom jednostavno uklanja, pri čemu se na ovaj način detoksikuje.
Deaminacija aminokiselina• Oksidativna deaminacija - odvija se uz katalitičko delovanje
dehidrogenaza, koje najčešće sadrže kao koenzimsku grupu FAD. • Proces deaminacije počinje dehidrogenovanjem pri čemu
nastaje iminokiselina, koja u sledećoj reakcionoj fazi daje -ketokiselinu i amonijak.
• Vodonik koji se izdvaja iz aminokiseline završava u respiratornom lancu gde sa kiseonikom daje konačan proizvod vodu.
• U mitohondrijama svih tkiva nalazi se enzim glutamat dehidrogenaza (GDH), koja prenosi vodonik na NAD+ prema reakciji :
• Glutamat + NAD+ GDH α-ketoglutarat + NADH + NH4+
Dekarboksilacija • Drugi reakcioni put razgradnje aminokiselina predstavlja
dekarboksilacija pri kojoj uz izdvajanje ugljendioksida iz aminokiseline nastaje primarni amin, čija se strukturna formula izvodi iz formule dekarboksilovane aminokiseline.
• Ovako nastali amini nazivaju se biogeni amini i imaju izrazito farmakološko delovanje, a učestvuju i kao značajni prekursori hormona, koenzima i drugih biološki važnih molekula.
• Histamin koji nastaje dekarboksilacijom histidina, u prisustvu enzima histidin dekarboksilaze pored ostalih efekata, utiče stimulatorno na lučenje želudačnog soka
Transaminacija aminokiselina• Transaminacija predstavlja reakcioni put u toku koga dolazi do
prenosa aminogrupe sa jedne aminokiseline na -ketokiselinu pri čemu dolazi do nastajanja neesencijalne aminokiseline.
• Samim tim ne dolazi do izdvajanja slobodnog amonijaka Ovim procesom praktično se povećava količina neesencijalnih aminokiselina u organizmu koje intenziviraju biosintezu proteina.
• U procesu transaminacije glutamat predstavlja osnovnog donora aminogrupe, dok se ketoglutarat pojavljuje kao glavni akceptor amino grupe.
• Enzimi koji katalizuju reakcije transaminacije najčešće imaju kao koenzimsku grupu piridoksalfosfat čija aldehidna grupa ima veoma bitnu ulogu u procesu prenosa aminogrupe.
Transaminacija aminokiselina